
氢能源越来越受青睐
做为新能源,氢气的优点显而易见。有人将氢气誉为“世界上最干净的能源”,因为它的燃烧产物只有水。氢气的燃烧热值高,相同质量的氢气燃烧所产生的热量约为汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。更为重要的是,氢气是一种可储存的能源载体。有科学家认为,21世纪氢能有可能在世界能源舞台上占有举足轻重的地位。
能够制氢的技术有很多种,下面简单介绍几种。
1、电解水制氢:人们最早的制氢方法就从电解水开始,至今它仍然是工业化制氢的重要方法。
2、化石燃料制氢:这是目前大量化工用氢的生产方法,如化肥生产的造气,即以煤在气化炉中燃烧,通过水蒸气还原反应,获得氢气。同样,石油、天然气或生物质燃料,均可用类似的方法制取氢。
3、硫化氢制氢:在石油炼制、煤和天然气脱硫过程中都有硫化氢产出,自然界也有硫化氢矿藏,或伴随地热等的开采也会产生硫化氢。
4、光解海水制氢:80年代末,国际上出现了光解海水制氢的方法,以激光诱导MOCVD制膜技术有所突破,制成新型的金属/半导体/金属氧化物光电化学膜,用此种膜作为海水电解的隔膜,能使海水分离制得氢和氧,其电耗低,转换效率已达10%左右,此方法已引起各国科学家的关注。
5、光化制氢:利用入射光的能量使水的分子通过分解或水化合物的分子通过合成产生出氢气。在太阳的光谱中,紫外光具有分解水的能量,若选择适当的催化剂,可提高制氢效率。因此在太阳能利用的高技术研究中,光化制氢将作为重点。有的还可将光电、光化转换同时进行,以获得直流电和氢、氧。目前,尽管尚处于实验室研究阶段,但对开辟制氢途径具有很大的吸引力。
6、生物制氢技术:利用植物的光合作用制氢和微生物分解有机物制氢。至于微生物制氢,自然界已发现有类似甲烷菌的制氢菌,只是其菌种繁育不如甲烷菌那样简单。若能建立合适的菌种群落,制造氢气就会像制造沼气一样。
然而利用废水制氢无疑具有别样的吸引力,因为它同时兼具了废水处理的功能,可谓一举两得。现在俄勒冈州立大学的科研人员在氢燃料电池的生产领域做出了改变该行业面貌的重大发现。他们提出利用生物废弃物,如城市下水道污物,可生产出氢燃料,而且成本低于传统的电解技术。
俄勒冈州立大学研究人员认为,生产氢燃料的工作原理是:使用一个象蓄电池一样的装置,将下水道污物中的微生物附着在一个正极表面,使污物中的废物降解。然后废物被分解,让质子流向负极,和电子结合,最终产生氢。
这种生产氢燃料的新方法能够减少制造氢气所需要的能量,并且有助于生产氢燃料成本达到美国能源部的目标价格。美国能源部(DOE)对美国国内的氢能生产成本作出如下规定,即生产相当于每加仑汽油能量的氢燃料成本为2~3美元。
不仅能够使用下水道物污来生产氢燃料,制氢系统还能将制氢时使用的污水变得洁净,这促使人们做进一步推断,也许将来有一天下水道污物会成为人们贵重的日用品,而不是一堆发臭的废物。 |